2.2. Внешние запоминающие устройства

2.2.1. Назначение, особенности и классификация

Для хранения и использования системного и прикладного программного обеспе­чения, соответствующего функциональным возможностям ПЭВМ, для организации и переработки массивов данных память оперативного запоминающего устройства оказывается недостаточной. Для приема, хранения и выдачи большого объема информации предназначены внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Информационная емкость ВЗУ обычно намного превышает емкость ОЗУ. Кроме того, почти все типы ВЗУ обеспечивают долговременное и энергонезависимое (данные сохраняются при отклю­чении электропитания) хранение информации.

Принципиально ВЗУ отличаются от ОЗУ способом доступа к данным при записи и (или) считывании. Данные, хранящиеся в ВЗУ, непосредственно центральным процессором не обрабатываются и недоступны для прямой адресации командами программы. Доступ к ВЗУ осуществляется операциями ввода-вывода, т. е. в ходе вы­числительного процесса ВЗУ выполняют двусторонний обмен ин­формацией с ОЗУ.

Основу любого ВЗУ составляет накопитель информации, в ко­тором осуществляются запись, считывание, хранение и стирание данных. Поэтому в отечественной литературе часто тип ВЗУ оп­ределяется типом соответствующего накопителя.

Принципы записи, хранения и выдачи информации в ВЗУ раз­личны. В настоящее время наибольшее распространение нашел прин­цип магнитной записи на движущийся носитель, физической основой магнитной записи является свойство ферромагнитных материалов (запоминающей среды) сохранять состояние остаточной

42

намагни­ченности после воздействия напряженности внешнего магнитного поля. Регистрация информации на магнитном носителе сводится к намагничиванию небольших по площади участков магнитного слоя носителя с помощью специальных магнитных головок. Магнитные головки - миниатюрные электромагниты - располагаются у

по­верхности движущегося носителя с небольшим зазором при бескон­тактной записи или без зазора при контактной записи. Информация записывается на носителе вдоль дорожки, проходящей под головкой, путем подачи на головку тока записи. Считывание информации производится при прохождении под головкой дорожки магнитного носителя с записанными данными.

Широкое использование магнитной записи в ВЗУ объясняется ее следующими преимуществами по сравнению с другими видами памяти: компактностью и надежностью записи; малым потреблением энергии в процессе записи-считывания; неограниченным временем хранения информации без потребления энергии; возможностью не­однократного использования магнитного носителя и отсутствием промежуточных процессов между записью и считыванием.

Требо­вания высокой надежности, компактности, небольшой массы, удобства эксплуатации, а также низкой стоимости хранения единицы информации привели к тому, что в ПЭВМ обычно используются два основных типа накопителей: на гибких магнитных дисках (НГМД) и на жестких фиксированных (несменных) магнитных дисках типа «Винчестер» (НЖМД). Вместе с тем в ряде профес­сиональных ПЭВМ, предназначенных для использования в специ­альных областях, например в военной технике и т. д., где одним из главных требований является надежное хранение секретной ин­формации, используются и съемные устройства (съемные жесткие магнитные диски, магнитные ВЗУ типа «коробки Бернулли», кас­сетного типа и др.). Дисководы со съемными жесткими дисками приобретают сейчас все большее распространение, хотя еще и ус­тупают дисководам

43

с фиксированными несменными дисками (НЖМД типа «Винчестер»). В дешевых моделях непрофессиональ­ных ПЭВМ, а также в профессиональных ПЭВМ для резервирования информации (хранения копий программного обеспечения и данных) вместо более дорогостоящих НЖМД могут быть использованы ма­логабаритные накопители на магнитной ленте в компакт-кассетах (КНМЛ).

За рубежом выпускаются накопители на оптических (НОД) и магнитооптических (НМОД) дисках. Оптические средства хранения информации позволяют достигать большей плотности записи, чем любые виды магнитных или полупроводниковых ЗУ. Они исполь­зуются для архивной памяти: баз данных, различных каталогов, руководств, словарей и т. п., звуковой, видео- и другой информации, требующей больших объемов памяти. Запись информации на оп­тических дисках может производиться различными путями. Напри­мер, при местном нагреве микроучастков поверхности специального носителя серией лазерных импульсов достаточно большой мощности образуются микроуглубления или микропузырьки. Для считывания используется оптическая головка и луч лазера малой мощности, отраженный от поверхности носителя и преобразованный затем фотодиодом в электрический сигнал.

Перспективными ВЗУ повышенной надежности являются нако­пители на цилиндрических магнитных доменах (НЦМД), а также накопители на полупроводниковых БИС памяти.

По способу доступа к информации различают ВЗУ произвольного и последовательного доступа. Произвольный способ доступа по­зволяет обращаться к ячейкам ВЗУ в любой последовательности. При последовательном доступе обращение к ячейкам ВЗУ возможно лишь в определенной последовательности. Большая часть типов ВЗУ (НГМД, НЖМД типа «Винчестер» и др.) - это устройства произвольного доступа, а накопители на магнитной ленте (НМЛ, КНМЛ) - устройства последовательного доступа.

44